鋰電池主動均衡模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域；尤其是一種用于鋰電池主動均衡控制裝置的鋰池主動均衡模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保的受到各方面越來越多的重視，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣闊，如便攜式電子產(chǎn)品、電動汽車以及太陽能發(fā)電系統(tǒng)等新能源領(lǐng)域。鋰離子電池是至今能量比最高的蓄電池，其比重量達(dá)130小時(shí)瓦每公斤，單體電池放電電壓3.6伏，均比鎘鎳電池高三倍。除此之外，鋰離子電池有熱效應(yīng)小，無記憶效應(yīng)，充電效率比鎘鎳和氫鎳電池高。但是，由于其放電電壓不高，在很多應(yīng)用場合需要多組電池串聯(lián)使用，以達(dá)到足夠的輸出電壓和輸出功率。由于電池組中各個(gè)單體電池之間存在不一致，經(jīng)過連續(xù)的充放電循環(huán)后，各個(gè)單體電池的荷電狀態(tài)會出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡，表現(xiàn)為單體電池之間的電壓發(fā)散越來越大，這將會對電池造成永久性的損壞。
[0003]目前，鋰電池均衡電路從均衡過程中電路對能量的消耗情況來看，可分為能量耗散型和能量非耗散型。能量耗散型的缺點(diǎn)是效率低，且無法控制分流的電流。對于能量非耗散型的均衡方案，國內(nèi)采用較多的是開關(guān)電容法和DC-DC變換器法。開關(guān)電容法的缺點(diǎn)是可靠性不強(qiáng)，只能實(shí)現(xiàn)電壓均衡，無法做到荷電狀態(tài)均衡，且均衡時(shí)間長。而DC-DC變換器方案有多種拓?fù)?，?dāng)前應(yīng)用較多的方案可分為集中式變壓器法和分布式均衡法。集中式變壓器法是通過一個(gè)多輸出的變壓器將能量傳遞到電壓最低的電池中。這種結(jié)構(gòu)的均衡法的缺點(diǎn)是不易于模塊化。分布式的結(jié)構(gòu)是在每個(gè)電池單體兩端并聯(lián)一個(gè)均衡電路，屬于放電式均衡，即能量過高的電池向整個(gè)電池組或者其余某些電池放電，其特點(diǎn)是易于模塊化，不足之處在于器件較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池主動均衡模塊，它可以解決現(xiàn)有的鋰電池均衡方案存在的不易于模塊化和器件較多的問題。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:這種鋰電池主動均衡模塊，包括穩(wěn)壓處理電路和隔離DC/DC電路；所述穩(wěn)壓處理電路的輸入端接收從串聯(lián)鋰電池組輸送過來的電壓信號，其第一輸出端與所述隔離DC/DC電路的輸入端連接，其第二輸出端與反相器的第二輸入端連接；所述隔離DC/DC電路的輸出端與高速光耦隔離電路的第二輸入端連接，所述高速光耦隔離電路的輸出端與所述反相器的第一輸入端連接，所述反相器的輸出端與開關(guān)電路的輸入端連接，所述開關(guān)電路的輸出端與儲能電感電路的輸入端連接，所述儲能電感電路的輸出端與所述串聯(lián)鋰電池組連接。
[0006]上述技術(shù)方案中，更為具體的方案還可以是:所述穩(wěn)壓處理電路為12伏穩(wěn)壓處理電路；所述隔離DC/DC電路為12伏轉(zhuǎn)5伏隔離DC/DC電路。
[0007]更進(jìn)一步:所述反相器為74HC04反相器。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是:
由于模塊設(shè)置有儲能電感電路，它做為能量傳輸?shù)妮d體，可以將能量由荷電狀態(tài)高的電池轉(zhuǎn)移至電感，再從電感轉(zhuǎn)移到荷電狀態(tài)低的電池，以實(shí)現(xiàn)能量的流動。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的方框示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述:
圖1所示的鋰電池主動均衡模塊，包括12伏穩(wěn)壓處理電路I和12伏轉(zhuǎn)5伏隔離DC/DC電路2 ;12伏穩(wěn)壓處理電路I的輸入端接收從串聯(lián)鋰電池組輸送過來的電壓信號，其第一輸出端與12伏轉(zhuǎn)5伏隔離DC/DC電路2的輸入端連接，其第二輸出端與74HC04反相器4的第二輸入端連接；12伏轉(zhuǎn)5伏隔離DC/DC電路2的輸出端與高速光耦隔離電路3的第二輸入端連接，高速光耦隔離電路3的輸出端與74HC04反相器4的第一輸入端連接，74HC04反相器的輸出端與開關(guān)電路5的輸入端連接，開關(guān)電路5的輸出端與儲能電感電路6的輸入端連接，儲能電感電路6的輸出端與串聯(lián)鋰電池組連接；高速光耦隔離電路3的輸入端接收設(shè)在本模塊外的DSP微信號處理器的輸出信號。
[0011]在本發(fā)明中:
12V穩(wěn)壓處理電路I是將串聯(lián)電池組的端電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，以給74HC04反相器4提供電源；12V轉(zhuǎn)5V隔離DC/DC電路2是利用12V穩(wěn)壓處理電路I輸出的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，提供隔離的輸出電壓，以給高速光耦隔離電路3提供電源，并為開關(guān)電路5里面的MOSFET的S端提供基準(zhǔn)電位；高速光耦隔離電路3將DSP微信號處理器輸出的PWM的占空比進(jìn)行隔離輸出，為MOSFET提供驅(qū)動電壓，同時(shí)起到隔離保護(hù)DSP微信號處理器的作用；74HC04反相器4的作用是:由于高速光耦隔離電路3的輸出和DSP微信號處理器的PWM占空比的輸出是反向的，經(jīng)過74HC04反相器4可以得到正向的輸出，使得DSP微信號處理器的PWM占空比和MOSFET的開啟是同步的；開關(guān)電路5是由MOSFET和二極管構(gòu)成，通過控制MOSFET的開關(guān)即可控制電流的流動方向和大小，其中二極管是起到反向截止的作用，避免能量逆流；儲能電感電路6的作用是:儲能電感電路6做為能量傳輸?shù)妮d體，將能量由荷電狀態(tài)高的電池轉(zhuǎn)移至電感，再從電感轉(zhuǎn)移到荷電狀態(tài)低的電池，以實(shí)現(xiàn)能量的流動，儲能電感串聯(lián)了瞬態(tài)雙向抑制二極管，以避免瞬間脈沖對電路造成的沖擊。
[0012]圖1中虛線框中的串聯(lián)鋰電池組和DSP微信號處理器均為設(shè)在本模塊外的設(shè)備。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰電池主動均衡模塊，其特征在于:包括穩(wěn)壓處理電路和隔離DC/DC電路；所述穩(wěn)壓處理電路的輸入端接收從串聯(lián)鋰電池組輸送過來的電壓信號，其第一輸出端與所述隔離DC/DC電路的輸入端連接，其第二輸出端與反相器的第二輸入端連接；所述隔離DC/DC電路的輸出端與高速光耦隔離電路的第二輸入端連接，所述高速光耦隔離電路的輸出端與所述反相器的第一輸入端連接，所述反相器的輸出端與開關(guān)電路的輸入端連接，所述開關(guān)電路的輸出端與儲能電感電路的輸入端連接，所述儲能感電路的輸出端與所述串聯(lián)鋰電池組連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池主動均衡模塊，其特征在于:所述穩(wěn)壓處理電路為12伏穩(wěn)壓處理電路；所述隔離DC/DC電路為12伏轉(zhuǎn)5伏隔離DC/DC電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰電池主動均衡模塊，其特征在于:所述反相器為74HC04反相器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了鋰電池主動均衡模塊，涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域；包括穩(wěn)壓處理電路和隔離DC/DC電路；所述穩(wěn)壓處理電路的輸入端接收從串聯(lián)鋰電池組輸送過來的電壓信號，其第一輸出端與所述隔離DC/DC電路的輸入端連接，其第二輸出端與反相器的第二輸入端連接；所述隔離DC/DC電路的輸出端與高速光耦隔離電路的第二輸入端連接，所述高速光耦隔離電路的輸出端與所述反相器的第一輸入端連接，所述反相器的輸出端與開關(guān)電路的輸入端連接，所述開關(guān)電路的輸出端與儲能電感電路的輸入端連接，所述儲能電感電路的輸出端與所述串聯(lián)鋰電池組連接。本發(fā)明可以解決現(xiàn)有的鋰電池均衡方案存在的不易于模塊化和器件較多的問題。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN104953655
【申請?zhí)枴緾N201510336099
【發(fā)明人】劉勝永, 于躍, 趙振森, 李源
【申請人】廣西科技大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月17日